സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടികൾ നിർമ്മിക്കാനുള്ള രീതി

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്, സാധാരണയായി കാർബോറൻഡം എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു, വജ്രം പോലെ കഠിനവും തേയ്മാനത്തെ വളരെ നന്നായി പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമാണ്. കൂടാതെ, അതിൻ്റെ സെറാമിക് ഗുണങ്ങൾ ഉയർന്ന താപനിലയിലും വോൾട്ടേജ് ഉള്ള സാഹചര്യങ്ങളിലും ഇതിനെ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

ലെലി പ്രോസസ്സ് ഉത്പാദനം പൊടി രൂപത്തിലാണ്, ഇത് വജ്രരത്നങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനായി മൊയിസനൈറ്റ് രത്നങ്ങളാക്കി മുറിക്കാൻ സാധിക്കും. അതേസമയം, ഉരസൽ വസ്തുക്കളുടെയും കാഠിന്യം ആവശ്യമുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും നിർമ്മാണത്തിനും നിർമ്മാതാക്കൾ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഉറവിടങ്ങൾ

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC), കാർബോറൻഡം എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, സിലിക്കണിന്റെയും കാർബണിന്റെയും വളരെ കട്ടിയുള്ള ഒരു സംയുക്തമാണ്. ഇത് മൊയിസനൈറ്റ് എന്ന ധാതുവായി സ്വാഭാവികമായി കാണപ്പെടുകയും, 19-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാനം മുതൽ ഒരു ഘർഷണവസ്തുവായി വൻതോതിൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. SiC-യെ കട്ടിയുള്ള സെറാമിക്സുകളാക്കി മാറ്റുകയോ, അല്ലെങ്കിൽ നൈട്രജൻ, ഫോസ്ഫറസ്, ബെറിലിയം, അല്ലെങ്കിൽ അലുമിനിയം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്യുകയോ ചെയ്താൽ n-ടൈപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ p-ടൈപ്പ് സെമികണ്ടക്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ സാധിക്കും.

വ്യാവസായിക SiC സാധാരണയായി നിർമ്മിക്കുന്നത് ആഷെസൺ പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ്. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, പെട്രോളിയം കോക്ക് പോലുള്ള കാർബൺ സ്രോതസ്സുകൾ ചേർത്ത സിലിക്കാ മണലിനെ തുറന്ന ചൂളയിൽ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ചൂടാക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ശുദ്ധിയുടെ അളവ് അനുസരിച്ച് പച്ചയോ കറുപ്പോ നിറത്തിലുള്ള കണികകളാണ് ലഭിക്കുന്നത്.

SiC അതിൻ്റെ മികച്ച താപചാലകതയ്ക്കും തുരുമ്പെടുക്കാനുള്ള പ്രതിരോധത്തിനും പേരുകേട്ടതാണ്. കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണാങ്കം, ഉയർന്ന ബലം/കാഠിന്യം അനുപാതം, രാസപരമായ സ്ഥിരത, എളുപ്പത്തിൽ യന്ത്രപ്രവർത്തനം ചെയ്യാവുന്ന സ്വഭാവം എന്നിവ കാരണം, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള റെഫ്രാക്ടറികൾ, അബ്രസീവുകൾ, സെറാമിക്സ് തുടങ്ങിയ നിരവധി വ്യാവസായിക ആവശ്യങ്ങൾക്ക് ഇത് ഒരു പ്രധാന അസംസ്കൃത വസ്തുവായി വർത്തിക്കുന്നു [16].

സംസ്കരണം

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) എന്നത് എല്ലാ താപനിലകളിലും രാസപരമായി നിഷ്ക്രിയമായിരിക്കുക, താപ ആഘാതത്തെ പ്രതിരോധിക്കുക, ഉയർന്ന സിന്ററബിലിറ്റി എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള സവിശേഷ ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരു സാങ്കേതിക സെറാമിക് പദാർത്ഥമാണ്. ചൂള ഫർണിച്ചറുകൾ, ദ്രാവകങ്ങൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ, ബെയറിംഗുകൾ, തേയ്മാനം സംഭവിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങൾ എന്നിവയുടെ നിർമ്മാണം ഉൾപ്പെടെ വിവിധ സാങ്കേതിക സെറാമിക് ഉപയോഗങ്ങളിൽ SiC ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഡീസൽ പാർട്ടിക്കുലേറ്റ് ഫിൽട്ടറുകൾ, ബാലിസ്റ്റിക് സംരക്ഷണം എന്നിവ SiC-യുടെ മറ്റ് ഉപയോഗങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. വാഷിംഗ്ടൺ മിൽസ്, ANSI, FEPA, JIS നിലവാരങ്ങൾ പാലിക്കുന്ന അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിവുള്ള, പൊട്ടിക്കുന്നതിനും പൊടിക്കുന്നതിനും തരംതിരിക്കുന്നതിനുമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

SiC പൗഡറുകളുടെ ധാന്യ വലുപ്പം അവയുടെ പ്രാരംഭാവസ്ഥയും കാർബൺ സ്രോതസ്സും അനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടാം. SiC സംയോജനത്തിനുള്ള ഒരു പ്രചാരമുള്ള തയ്യാറെടുപ്പ് പ്രക്രിയ കാർബൺ-താപ വിമോചനമാണ്; ഇതിൽ 200 mech-ൽ താഴെയുള്ള ഒരു മോൾ SiO2-യും 1.5-3 മോൾ കാർബൺ സ്രോതസ്സും അടങ്ങിയ മിശ്രിതം പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു; ആസിഡ് ലീച്ചിംഗ്, ചൂടാക്കൽ, ലഭിക്കുന്ന ലായനി പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിക്കൽ എന്നിവ ഗ്ലാസ് കാർബൺ ഉണ്ടാകുന്നത് ഒഴിവാക്കും.

XRD ക്വാന്റിറ്റേറ്റീവ് വിശകലനത്തിലൂടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന SiC പൗഡറുകൾ, പാർട്ടിക്കിൾ ആകൃതി, ഗ്രാനുലോമെട്രിക് ഘടന, സ്പെസിഫിക് സർഫേസ് വിശകലനം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. പ്രധാന സവിശേഷതകളിൽ പാർട്ടിക്കിൾ ആകൃതി, ഗ്രാനുലോമെട്രിക് ഘടന, സ്പെസിഫിക് സർഫേസ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. SiC കണികകൾ സാധാരണയായി പരന്നതും, ചീളുകൾ പോലുള്ളതുമായ ഘടനകളാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്. അവയുടെ അതിരുകളിൽ ഡിസ്ലൊക്കേഷൻ ഗ്രിഡുകൾ കാണപ്പെടുന്ന തകരാറുള്ള ഉപഘടനകളും ഉണ്ടാകാം – ഇത് സിന്ററിംഗ് പ്രക്രിയകളെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ള ഒരു അഭികാമ്യമല്ലാത്ത സവിശേഷതയാണ്.

സവിശേഷതകൾ

സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന് വിവിധ വ്യാവസായിക മേഖലകളിൽ പ്രയോഗിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന നിരവധി സവിശേഷതകളുണ്ട്. പ്രധാനമായും, ഇതിന് 9 എന്ന മോസ് കാഠിന്യ റേറ്റിംഗ് ഉള്ളതിനാൽ വളരെ കഠിനമാണ്. കൂടാതെ, ഈ പദാർത്ഥം രാസപരമായി നിഷ്ക്രിയവും, മികച്ച ഘർഷണ പ്രതിരോധവും, ഉയർന്ന താപനില വരെ ചൂട് പ്രതിരോധിക്കാനുള്ള കഴിവും, നല്ല വലിവ് ബലവും, താപ വികാസത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ ഗുണാങ്കവും ഉണ്ട് - ഈ ഗുണങ്ങളെല്ലാം ചേർന്ന് സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനെ പല വ്യാവസായിക ഉപയോഗങ്ങൾക്കും അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉത്പാദന പ്രക്രിയകൾക്ക് അതിൻ്റെ ഗുണങ്ങളിലും ഉപയോഗങ്ങളിലും വലിയ സ്വാധീനമുണ്ട്. എഡ്വേർഡ് ഗൂഡറിച്ച് ആച്ചിസൺ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ആച്ചിസൺ പ്രക്രിയയിൽ, ക്വാർട്സ് മണൽ, പെട്രോളിയം കോക്ക്, തടി ചീളുകൾ എന്നിവയുടെ മിശ്രിതം അത്യധികം ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ചൂടാക്കി സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് കാരണമാക്കുന്നു. ഈ ക്രിസ്റ്റലുകൾ പിന്നീട് പൊടിയായി പൊടിക്കുകയോ വിൽപ്പനയ്ക്കായി ഇൻഗോട്ടുകളായി വാർത്തെടുക്കുകയോ ചെയ്യാം.

കൃത്യമായ അളവുകളും മിനുസമാർന്ന പ്രതലങ്ങളും നേടുന്നതിനായി, ഘടകങ്ങൾ ഹോൺ ചെയ്യുന്നതിനും ലാപ്പിംഗ് ചെയ്യുന്നതിനും ഈ അബ്രസീവ് പൗഡർ എയ്‌റോസ്‌പേസ്, ഓട്ടോമോട്ടീവ് വ്യവസായങ്ങൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതോടൊപ്പം സെറാമിക്സ്, ഗ്ലാസ് നിർമ്മാണം, സ്റ്റീൽ, മറ്റ് ലോഹങ്ങൾ എന്നിവയുടെ നിർമ്മാണത്തിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ വസ്തുവിനോട് ഉപയോഗിച്ച്, ബഹിരാകാശത്തെ കഠിനമായ സാഹചര്യങ്ങളെ അതിജീവിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു റേഡിയോ സർക്യൂട്ട് ആൾട്ടർ ടെക്നോളജി നിർമ്മിച്ചു.

അപേക്ഷകൾ

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്, അതിൻ്റെ കാഠിന്യം (മോഹ്സ് കാഠിന്യം > 9), രാസപരമായ നിഷ്ക്രിയത്വം, കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണാങ്കം, താപത്തോടും ആഘാതത്തോടുമുള്ള പ്രതിരോധം എന്നിവ കാരണം വിവിധ ഉപയോഗങ്ങളുള്ള ഒരു മികച്ച നോൺഓക്സൈഡ് പദാർത്ഥമാണ്. താപചാലകതയുടെ ഗുണങ്ങൾ കാരണം സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്, അബ്രസീവുകളിലോ, ധരിക്കാൻ പ്രതിരോധമുള്ള ഭാഗങ്ങളായ റഫ്രാക്ടറി സെറാമിക്സിലോ, അതുപോലെ സെമികണ്ടക്ടർ, വൈദ്യുത ഉപയോഗങ്ങൾക്കുമുള്ള ധരിക്കാൻ പ്രതിരോധമുള്ള ഭാഗങ്ങളായും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.

SiC നിർമ്മിക്കുന്നതിനായി, നിർമ്മാതാക്കൾ ആദ്യം അമോർഫസ് സിലിക്കയെ കാർബനുമായി ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സംയോജിപ്പിക്കുന്നു – സാധാരണയായി കാർബൺ സ്രോതസ്സായി കൽക്കരി കോക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നു – തുടർന്ന് ഇത് നന്നായി പൊടിച്ച് ചെറിയ അളവിൽ ബോക്സൈറ്റുമായി കലർത്തി ഒരു പ്രീഫോം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. അവരുടെ ആവശ്യാനുസരണം, നൈട്രജൻ ഡോപ്പിംഗ് (n-ടൈപ്പ് SiC) അല്ലെങ്കിൽ ബോറോൺ, അലുമിനിയം, ഗാലിയം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഡോപ്പിംഗ് (p-ടൈപ്പ് SiC) എന്നിവയിലൂടെ ഡോപ്പിംഗ് നടത്തുന്നു.

തുടർന്ന് നിർമ്മാതാക്കൾ ഈ പ്രീഫോം, റിയാക്ഷൻ ലിങ്കിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡെപ്പോസിഷൻ എന്നീ രീതികളിലൂടെ ക്യൂബിക് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതി റിയാക്ഷൻ ലിങ്കിംഗ് ആണ്; ഇതിൽ n-ടൈപ്പ് SiC നിർമ്മിക്കുന്നതിനായി ഇത് 1410 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ചൂടാക്കുകയും നൈട്രജനോ ബോറനോ ചേർക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡെപ്പോസിഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വളരെ കൂടുതൽ ഊർജ്ജവും ഉപകരണങ്ങളും ആവശ്യമാണ്; എന്നാൽ റിയാക്ഷൻ ലിങ്കിംഗിന് വളരെ കുറവാണ് ആവശ്യം.

മൂന്നാം തലമുറയിലെ എൻ-ടൈപ്പ് കണ്ടക്റ്റീവ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വളർത്തുന്നതിനുള്ള വിവിധ രീതികളുടെ സവിശേഷമായ വളർച്ചാ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്തതാണ് കണ്ടക്റ്റീവ് സെമികണ്ടക്ടർ ഗ്രേഡ് SiC പൗഡർ. ഈ തരം പൗഡറിന്, വളരെ കുറച്ച് വിടവുകളോടുകൂടിയ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ കണികാ വലുപ്പ വിതരണമുണ്ട്, ഇത് 6N-ൽ കൂടുതലുള്ള ഉൽപ്പന്ന ശുദ്ധി നിലവാരം നൽകുന്നു.